前言

Go語言最初由谷歌公司的羅伯特· 格瑞史莫（Robert Griesemer）、肯·湯普森（Ken Thompson）和羅勃·派克（Rob Pike）這3位“大師”于2007年設計發明，目標是打造互聯網和“多核時代”的C語言。正如C語言開創了“Unix時代”一樣，Go語言通過Docker和Kubernetes等知名項目開創了“云計算時代”，目前已經成為云計算從業者必須掌握的編程語言。

隨著Go語言在國內的普及，它已經不僅僅是一個普通的編程工具——許多國內前沿的互聯網公司已經開始嘗試通過定制Go語言運行時庫和編譯器工具鏈的方式來改進和完善這個工具。本書嘗試以條分縷析的方式，從Go語言語法樹開始，重新組裝、定制一門屬于自己的語言，從而開啟自制編程語言之旅。

我們的目標不是制造一門玩具語言，Go語言的語法樹解析和語義分析都是工業級的，后端再接入LLVM就很容易將其改造為實用的工程語言。Go編譯器本身是一個大而復雜的應用程序，其語法樹相關包的設計與實現堪稱編程藝術和編譯理論相結合的典范，是“Unix之父”等老一輩軟件工程師畢生的藝術結晶，也非常值得我們深入分析、研究。

研究Go語言語法的實現方式，是學習軟件設計和實現技術的最好方法。雖然大多數程序員從事的是應用程序或其他系統程序的開發工作，并不需要了解編譯器的原理與實現，但是他們依然可以從本書受益，原因有以下幾個。

（1）理解語言語法樹的工作原理可以提升編程技能。Go語言語法樹涵蓋了常見的數據結構和算法，程序員通過深入學習能夠更好地掌握語言本身及基礎算法在現代計算機上的高效實現，進而應用到他們未來的開發工作中。

（2）編譯器是Go語言反射技術的另一種形態。通過手動方式解析語法樹可以得到遠超反射技術可以獲取的信息，從而在編譯時可以靈活地輸出更高效的輔助代碼，極大地釋放元編程的能力。例如，通過Go語言語法樹可以很容易地從Go語言的結構體中提取出Kubernetes的CRD結構。

（3）本書通過類似組裝計算機的方式避免初學者從剛開始就陷入浩瀚繁雜的編譯理論。本書先基于Go語言語法樹快速組裝出可以馬上運行的凹語言，幫助讀者快速理解Go語言底層的運行機制，便于后面更深刻地理解Go語言的特性。

下面簡單介紹本書各章的主要內容。

• 第1章討論Go語言的詞法分析和抽象的FileSet對象。
• 第2章講解基礎字面值對應的語法樹結構。
• 第3章講解基礎表達式的遞歸結構。
• 第4章講解Go語言的代碼結構。
• 第5章討論Go語言中的導入、類型、常量和變量聲明結構。
• 第6章討論Go函數的語法樹結構，其中包括函數的接收者、函數的參數和返回值類型。
• 第7章講解數組和結構體等復合類型。
• 第8章討論更復雜的字面值。
• 第9章討論復合表達式，其中包含由數組索引和結構體成員等更加復雜的元素構成的表達式。
• 第10章討論控制流結構對應的語句塊和語句。
• 第11章討論如何在解析后對語法樹進行類型檢查。
• 第12章講述如何從語法樹解析出更有意義的語義信息。
• 第13章討論如何將經過語義驗證的語法樹轉換為靜態單賦值形式（簡稱SSA形式），靜態單賦值是后端優化的重要步驟。
• 第14章通過將Go語言的極小子集定制為一門腳本語言來展示語法樹的能力。
• 第15章講解熱門編譯器后端框架LLVM的基礎知識。
• 第16章講解一個將抽象語法樹和LLVM結合并生成可執行程序的綜合示例。

本書非常適合專業技術人員自學使用，也適合在校學生用作編譯原理課程的課外閱讀資料。本書彌補了傳統編譯原理教材的不足，讓枯燥無味的理論學習之路變成更有趣味的自制編程語言之旅。

讀者可以嘗試像Go+語言那樣給Go語言語法樹增加更多的特性，也可以嘗試為凹語言接入LLVM等更強大、實用的后端。這是一個可以持續提升Go語言“內功”的方向，希望大家能夠喜歡這門技術并從中獲益。

感謝Ian Lance Taylor為本書作序，他是Go語言第4位參與者，為社區做出了巨大貢獻，靠一己之力完成了gccgo。感謝許式偉為本書寫推薦序，他是七牛公司的創始人和CEO，也是大中華區首席Go語言布道者。感謝“Go語言之父”和每位為Go語言提交過補丁的朋友。感謝樊虹劍（Fango），他創作了第一本以Go語言為主題的網絡小說《胡文Go.ogle》和第一本中文Go語言圖書《Go語言·云動力》，他的分享帶動了大家學習Go語言的熱情。感謝Gopher China創始人謝孟軍多年來的支持。感謝國內對社區做出貢獻的每位伙伴，你們的奉獻讓社區更加壯大。最后感謝人民郵電出版社的楊海玲編輯，沒有她本書就不可能出版。謝謝大家！

下面就開啟各個章節的精彩之旅，歡迎讀者提出寶貴意見并反饋給作者。